Historie astronomie od pravěku po 21. století Michael Prouza: Historie radioastronomie OAV 2005 25. září 2005 Historie astronomie od pravěku po 21. století aneb Ulicí Nikoly Tesly radioteleskop nesli Michael Prouza Fyzikální ústav AV ČR, Praha
Krátký sylabus dlouhé přednášky Michael Prouza: Historie radioastronomie Krátký sylabus dlouhé přednášky • Teoretické uvedení • Prehistorie radioastronomie (objev vln, Nikola Tesla, (K. G. Jansky), Grote Reber) • Interferometrické intermezzo • Radioastronomické objevy (pulsary, kvasary, temná hmota, SETI) • (Malá) Přehlídka observatoří • Lahůdka na závěr: Mikrovlnné reliktní záření
Co je radioastronomie? • frekvence: 5 kHz – 300 GHz Michael Prouza: Historie radioastronomie Co je radioastronomie? • frekvence: 5 kHz – 300 GHz • vlnové délky: 1 mm – 60 km • velká spousta pozemského balastu: rádio, televize, mobily, elektrické spotřebiče, … • ALE: zdroje mimo planetu Zemi • pásma:
Michael Prouza: Historie radioastronomie
• polarizace lineární • polarizace kruhová Michael Prouza: Historie radioastronomie • polarizace lineární • polarizace kruhová
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Michael Prouza: Historie radioastronomie
• ionosféra – odráží či tlumí delší vlny Michael Prouza: Historie radioastronomie • ionosféra – odráží či tlumí delší vlny – vrstvy – místa s maximální hustotou volných nábojů; D (60-90 km), E (Heaviside-Kennelly, 80-110 km), F (nad 200 km, během dne se štěpí na dvě)
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Michael Prouza: Historie radioastronomie
Pionýři radioastronomie Michael Prouza: Historie radioastronomie Pionýři radioastronomie • James Clerk Maxwell (1831-1879) – elektromagnetické záření • Heinrich Hertz (1857-1894) – první přenos rádiových vln • Thomas Alva Edison (1847-1931) – pokus o detekci vln ze Slunce • Oliver J. Lodge (1851-1940) – opět loví rádiové Slunce
Pionýři radioastronomie II Michael Prouza: Historie radioastronomie Pionýři radioastronomie II • Wilsing, Scheiner a Nordman – další pokusy o detekci rádiové aktivity Slunce • Max Planck (1858-1947) – záření černého tělesa • Oliver Heaviside (1850-1925) a Edward Arthur Kennelly (1861-1939) – existence ionosféry
Nikola Tesla • Nikola Tesla (1856-1943) Michael Prouza: Historie radioastronomie Nikola Tesla • Nikola Tesla (1856-1943) • Srb, narozen ve Smiljanu (nyní Chorvatsko) • studium na Polytechnice v Grazu, Rakousko • studium na Karlo-Ferdinandově univerzitě v Praze na jaře 1880 • od roku 1884 v USA • 1893 demonstroval bezdrátovou komunikaci • ve spolupráci s Georgem Westighousem prosadil střídavý proud • 1899 – 1901 experimenty v Colorado Springs
Colorado Springs • velmi citlivý přijímač vlastní konstrukce Michael Prouza: Historie radioastronomie Colorado Springs • velmi citlivý přijímač vlastní konstrukce • ovšem frekvence ~ desítky kHz • mimo atmosférické rádiové okno • typické pro bouřky • Tesla: pravidelné, opakující se signály, řádově sekundy • při západu planety Mars • Corum & Corum 1996 – rádiové bouře na Jupiteru! • 1900 – sluneční minimum
Grote Reber • Grote Reber (1911 – 2002) Michael Prouza: Historie radioastronomie Grote Reber • Grote Reber (1911 – 2002) • první parabolický radioteleskop (1937) • průměr ~ 8m, dvorek jeho matky
Michael Prouza: Historie radioastronomie Signály z vesmíru
První rádiová mapa oblohy (1941) Michael Prouza: Historie radioastronomie První rádiová mapa oblohy (1941)
Pozdější léta - Tasmánie Michael Prouza: Historie radioastronomie Pozdější léta - Tasmánie
Podivnůstky Groteho Rebera Michael Prouza: Historie radioastronomie Podivnůstky Groteho Rebera
Michael Prouza: Historie radioastronomie Interferometrie • 1946 – nezávisle na sobě skupina v britském Cambridge, pod vedením Martina Ryleho a tým Josepha Pawseye z australského Sydney
Interferometrie II • aperturní syntéza Michael Prouza: Historie radioastronomie Interferometrie II • aperturní syntéza
Kvasary • od počátku 50. let: podivné kvazi-stelární objekty Michael Prouza: Historie radioastronomie Kvasary • od počátku 50. let: podivné kvazi-stelární objekty • katalog rádiových zdrojů 3C • Maarten Schmidt – 1963; změření červeného posuvu 3C273
Michael Prouza: Historie radioastronomie Kvasary
Pulsary • britská Cambridge: Interplanetary Scintillation Array Michael Prouza: Historie radioastronomie Pulsary • britská Cambridge: Interplanetary Scintillation Array • Susan Jocellyn Bell Burnell (*1943) • Anthony Hewish (*1924) – Nobelova cena s M. Rylem, 1974
Michael Prouza: Historie radioastronomie Pulsary
Michael Prouza: Historie radioastronomie Pulsary
Temná hmota • Vera Rubin (*1943) • čára neutrálního vodíku Michael Prouza: Historie radioastronomie Temná hmota • čára neutrálního vodíku • Vera Rubin (*1943)
SETI • 1960 – Projekt OZMA • 1974 – Zpráva z Areciba Michael Prouza: Historie radioastronomie SETI • 1960 – Projekt OZMA • 1974 – Zpráva z Areciba • 1977 – Big Ear, Ohio State Univ., WOW! Signal • 80. a 90. léta – SERENDIP, META, BETA • 1992 – MOP, Project Phoenix • 1995 – SETI Institute
ATA & SETA • Allen Telescope Array; 42 antén do konce roku 2006 • SETA Michael Prouza: Historie radioastronomie ATA & SETA • Allen Telescope Array; 42 antén do konce roku 2006 • SETA
Michael Prouza: Historie radioastronomie Přehlídka
Michael Prouza: Historie radioastronomie Přehlídka • Effelsberg
Michael Prouza: Historie radioastronomie Přehlídka • GBT, od roku 2000
Michael Prouza: Historie radioastronomie Přehlídka
Michael Prouza: Historie radioastronomie Přehlídka
Michael Prouza: Historie radioastronomie Reliktní záření
Michael Prouza: Historie radioastronomie Reliktní záření II Patrně největšího experimentálního pokroku v kosmologii během posledních 15 let bylo dosaženo na poli pozorování teplotních fluktuací reliktního záření; motivace:
Michael Prouza: Historie radioastronomie Měření fluktuací CMB • fluktuace objevila družice COBE (družice, vypuštěna v roce 1989) • na ní navázaly po roce 1998 experimenty BOOMERANG (balón), MAXIMA (další balón) a DASI (interferometr na Amundsenově-Scottově základně na jižním pólu), jejichž týmy publikovaly v loňském roce souhrnné výsledky • od konce června 2001 je na oběžné dráze rovněž sonda MAP • do konce dekády by měla odstartovat ještě sonda PLANCK, která přinese opět další zpřesnění
Multipólový rozvoj • rozviňme do kulových funkcí: Michael Prouza: Historie radioastronomie Multipólový rozvoj • rozviňme do kulových funkcí: • dvoubodová korelační funkce může být rozvinuta do Legendrových polynomů • kde platí vztah:
Multipólový rozvoj II • interpretace: Michael Prouza: Historie radioastronomie Multipólový rozvoj II • interpretace: poloha prvního peaku koresponduje s úhlovou velikostí Hubblova poloměru v čase rekombinace (H-1CMB), která je přímo ovlivněna geometrií vesmíru – je-li vesmír otevřený (resp. uzavřený), budou se dráhy fotonů přibližovat (resp. vzdalovat), a to povede k menšímu (většímu) pozorovanému úhlu; kde zhruba platí lpeak ~ 220 W-1/2 poloha druhého peaku (kolem l ~ 600) je citlivá na hustotu baryonů
Michael Prouza: Historie radioastronomie WMAP
WMAP & CBI • podivná odchylka pro nějvětší úhly Michael Prouza: Historie radioastronomie WMAP & CBI • podivná odchylka pro nějvětší úhly • CBI – i Sunayevův-Zeldovičův efekt